高中物理4 生活中的圆周运动教案

这是一份高中物理4 生活中的圆周运动教案，共5页。教案主要包含了教学重点，教学难点等内容，欢迎下载使用。
教材分析
这节内容紧扣实际生活，并尝试着应用圆周运动的知识来解决生活中的实际问题，内容包括:汽车在水平面上转弯、安全弯道设计、飞车走壁、圆锥摆。
教学目标与核心素养
物理观念:学会分析圆周运动方法，分汽车安全弯道设计、飞车走壁、圆锥摆等实际的例子，掌握牛顿第二定律分析向心力的方法，培养理论联系实际的能力。
科学思维:体会圆周运动中的奥妙，培养学习物理知识的求知欲，善于将所学知识应用于实际生活中。
科学探究:通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
科学态度与责任:进一步理解向心力的含义并会在具体问题中分析向心力的来源﹔能够熟练运用圆周运动知识解释生活中的圆周运动现象;
教学重点难点
【教学重点】
1.理解向心力是一种效果力；
2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
【教学难点】
1.具体问题中向心力的来源；
2.关于对临界问题的讨论和分析；
课前准备
PPT 视频
教学过程
（一）导入新课：(视频)
物体做匀速圆周运动时合力全部用来提供向心力。而物体做变速圆周运动时所受合力并未全部用来提供向心力，而是沿半径方向的分力提供向心力。本节课应用牛顿运动定律进一步深入分析解释生活中几个实例。
（二）多媒体展示问题
下面我们以生活中水平匀速圆周运动事例来进一步加深理解，
请看实例1．汽车在水平面上转弯的情况。(视频)
思考：汽车转弯时什么力来提供向心力？
对汽车水平转弯进行受力分析
汽车受到的力有：重力、 摩擦力、支持力
由谁来提供向心力？
由指向圆心方向的静摩擦力提供向心力 。
我们通过具体数值定量分析
汽车在半径为R 的水平弯道上转弯，如果汽车与地面的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则汽车不发生侧滑的最大速率是多少.
汽车水平面上转弯: （视频）
由此可见:当汽车在水平面上转弯时,存在一个安全通过的最大速度 ,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。
改进措施:
（1）增大圆盘半径
（2）增加路面的粗糙程度
（3）最重要的一点:司机应该减速慢行!
（4）增加路面高度差——外高内低
安全弯道设计：路面倾斜 (灯片)
汽车质量为 m ,路面倾角为 θ ，转弯半径为 r , 若要使汽车在转弯时地面对其侧向静摩擦力为零，且汽车近似做匀速圆周运动，试分析汽车转弯时向心力的来源以及转弯时的安全速度。
(灯片)
小结1：处理圆周运动问题的一般步骤
（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径
（2）进行受力分析，画出受力分析图
（3）求出沿半径方向的合力，即向心力
（4）根据向心力公式 结合匀速圆周运动的特点列方程求解。
请看实例2．（视频）
有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶汽车沿圆形表演台的侧壁做匀速圆周运动.如图所示,虚线圆表示汽车的行驶轨迹,设轨迹离地面的高度h 增大,则：汽车运动的周期、线速度和对侧壁的压力将怎样变化.
（三）巩固练习
1．小球做圆锥摆时细绳长 L ，与竖直方向成 θ 角，求小球做匀速圆周运动的周期。
解：小球的向心力：由F和G的合力提供
小球做圆周运动的半径 由向心力公式有：
解得：

2.有一竖直转轴以角速度ω匀速旋转，转轴上的A点有一长为l的细绳系有质量为m的小球。要使小球在随转轴匀速转动的同时又不离开光滑的水平面，则A点到水平面的高度h最大为( )
解析：选A 以小球为研究对象，小球受三个力的作用，重力mg、水平面支持力FN、绳子拉力F，在竖直方向合力为零，在水平方向所需向心力为mω2R，设绳子与竖直方向的夹角为θ，则有：R＝htan θ，那么Fcs θ＋FN＝mg，Fsin θ＝mω2htan θ；当球即将离开水平面时，FN＝0，此时Fcs θ＝mg，Fsin θ＝mgtan θ＝mω2htan θ，即h＝eq \f(g,ω2)。
（四）